14.2-热机的效率(教学设计).doc

1、人教版 九年级 物理教学设计主备人学科物理时间课题第十四章 内能的利用 第2节 热机的效率教学目标知识与技能1.从能量转化的角度认识燃料的热值.知道燃料热值的物理意义及其单位.2.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义.3.通过能量的转化和转移，认识热机效率.过程与方法1.通过对燃料燃烧过程的分析，归纳出燃料燃烧过程中的能量转化.2.通过对热机中的能量转化及损失的分析，了解提高热机效率的具体措施.情感态度与价值观1.通过对燃料燃烧过程的分析，归纳出燃料燃烧过程中的能量转化.2.通过对热机中的能量转化及损失的分析，了解提高热机效率的具体措施.教学重点燃料的热值，热机效率的计算.教学难点热机中的能

2、量转化及损失，提高热机效率的具体措施.教具准备多媒体课件等.教学方法分析法、讲述法、综合法教学过程设计导入新课师:热机把内能转化为机械能，那么内能来自于哪里？ 生:燃料的燃烧.师:说得很对. 为什么发射火箭上天要用氢做燃料？教学过程教学过程教学过程教学过程新课学习一、燃料的热值师： 我们知道，燃料是指在燃烧时能产生内能、光能的物质.燃料的种类很多，一般可分为固体燃料（如木柴、煤等）、液体燃料（如汽油、柴油等）和气体燃料（如氢气、煤气、天然气等）.下面请同学们根据自己家里通常用到的燃料，结合平时的观察，分析一下：你家做同样一餐饭需要消耗多少不同的燃料？想想，相同质量的不同燃料燃烧时放出的热量是不

3、是相同的？各小组的学生回忆、交流和讨论。教师收集整理得出结论：相同质量的不同燃料燃烧放出的热量不同.为了表示燃料的这种特性，物理学中用“热值”这个物理量来描述.师： 大家再回忆下，燃料燃烧时燃烧是否完全呢？燃烧程度会不会影响放出热量的多少呢？生：有影响，完全燃烧时放出的热量多些，未完全燃烧时放出的热量自然要少些.师： 因此，为了便于科学比较，就统一用燃料“完全燃烧”，而且燃料质量取1kg，比较放出热量多少，放出热量多，那么它的热值就大，反之，放出热量就少，热值就小.1.概念:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值.用q表示.2.单位:(1)固体、液体燃料热值的单位:J/kg

4、;(2)气体燃料热值的单位:J/m3. 3.计算公式:(1)固体、液体燃料的燃烧放热公式:Q=mq;(2)气体燃料的燃烧放热公式:Q=Vq.4.燃料热值表请同学们阅读教材23页的小资料,了解一些燃料的热值,并回答下列问题:问题1: 热值表中，热值最大的是哪种燃料？热值最小的是哪种燃料？回答1: 表中热值最大的是氢（1.4108J/kg），热值最小的是干木柴（1.2107J/kg）.问题2: 火箭上为什么用液态氢作燃料？回答2: 火箭上用液态氢作燃料是因为氢的热值大. 问题3:热值反映了燃料的什么性质？不同燃料的热值一定不同吗？热值是燃料的一种属性，不同的燃料有不同的热值.【拓展延伸】热值是物质

5、本身的一种性质,它与物体的质量、形状、体积、位置、温度、吸收或放出热量的多少等因素都无关,是反映燃料优劣的重要指标.师：我们知道，在用煤、煤气或天然气给盛水的壶烧水时，燃料燃烧放出的热量不是被水全部吸收，有一部分被壶、炉灶吸收，有一部分散失到周围的空气中，再加上燃料不可能完全燃烧.也就是说，利用燃料燃烧产生的内能过程中，能量有损失，下面我们来学习热机的效率.二、热机的效率 1.分析教材24页“想想议议”中的图14.2-2:小组讨论:在内燃机中燃料燃烧释放的能量都到哪里去了? 结论:热机工作时,并不能将燃料燃烧释放的内能全部用来对外做有用功,有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了.2.分析能流图:

6、总结:由图可知,真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分.热机工作时能量的损失由以下几部分构成:(1)燃料没有完全燃烧;(2)排出废气带走部分能量;(3)克服摩擦,消耗能量(由于机械传动等要克服摩擦消耗能量);(4)热机本身发热带走一部分能量.过渡语由于以上原因,真正用来做有用功的能量只占燃料燃烧所能提供能量的一部分.所占比例的大小,也就成了热机性能的标志.为此我们来学习一个新的概念:热机的效率.二、热机的效率1.定义:用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所释放的能量之比称为热机的效率.2.计算公式:热机的效率: ;其中W有用指用来做有用功的能量,Q总指燃料完全燃烧释放

7、的能量.一些热机的效率蒸汽机4%-8%蒸汽轮机25%-30%汽油机20%-30%柴油机30%-45%喷气式发动机50%-60%师： 热机的效率是热机性能的重要指标.热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染.在设计和制造热机时，我们要不断改进和创新，以减少各种能量损失，提高效率.下面就请同学们积极发言，说出具体措施.3.提高热机效率的主要途径:生1:在热机的能量损失中，废气带走的能量最多.我们可以设法利用这些废气的能量.生2：热机在运行过程中，机器间的摩擦消耗了部分能量， 使用时注意保养,保证良好的润滑.选用优良的润滑材料减小机器零部件之间的摩擦,减少因克服摩

8、擦阻力而额外消耗的功,以减少机械能损失.生3：尽可能地使燃料充分燃烧.比如内燃机要掌握好火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间;蒸汽类热机,常将煤研磨成粉状,用风吹入锅炉内燃烧.这些措施都可以使燃料燃烧得更充分一些.总结:提高热机的效率,并非易事,需要解决的问题还很多,甚至每前进一步都要付出艰苦的努力.不过我们相信,随着科学技术的飞速发展,以及新能源的不断开发,热机的性能一定会得到较大提高.我们也期待现在的青年中能涌现出更多瓦特式的人才,为人类研制出更新更好的热机.小组讨论:热机的效率能达到100%吗?为什么?结论:不能.因为热机在工作过程中一定有能量损失. 【拓展延伸】“功率”和“效率”是两个意义

9、不同的概念,功率是表示物体做功快慢的物理量,而热机效率是表示热机性能好坏的,是指用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧放出的能量之比,反映的是能量利用率的问题.课堂小结课堂练习 1.（2019 广西北部湾经济区）汽车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的_较大的缘故。汽油的热值是4.6107J/kg，1kg汽油完全燃烧放出的热量是_J。目前热机的效率还比较低，在热机的能量损失中，_带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。【答案】比热容； 4.6107 ； 废气。【解析】汽车的发动机常用水作为降温的物质，是因为水的比热容较大的缘故；1kg汽油完全燃烧放出的热量是Q=q

10、m=4.6107J/kg1kg=4.6107J；热机的能量损失中，废气带走的能量最多。2.（2019 盐城市）用天然气灶将-壶质量为2kg、初温为30的水加热到80,消耗了16g天然气.已知水的比热容为4.2103J(kg),天然气的热值为4.2107J/kg,则天然气完全燃烧放出的热量为 J水吸收的热量为 J,天然气灶烧水的效率为 %。【答案】6.52105 4.2105 64.4【解析】(1)Q放m q0.016kg4.2107J/kg6.52105 J。(2)Q吸c水m（tt0）4.2103J/（kg）2kg（8030）4.2105J。(3) 3.( 2019孝感)一辆厢式小货车某次运货

11、，满载后总质量是5.0103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的阻力是总重力的0.05倍，发动机的牵引功率是50kW(油的热值是5.0107J/kg，g=10N/kg)，求:(1)货年受到的牵引力；(2)货车匀速行驶的速度；(3)货车发动机的效率。【答案】（1）2500N；（2）20m/s；50%【解析】（1）因为货车匀速行驶，二力平衡，所以；（2）货车匀速行驶的速度： ；（3）货车发动机的效率：板书设计第二节 热机的效率一、燃料的热值1.定义. 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值2.公式. q=Q/m （固体燃料）；q=Q/V （气体燃料）

12、3.单位: J/kg（固体）; J/m3（气体）二、热机的效率1.定义. 用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之比称为热机效率.2.公式： 3.如何提高效率 （1）使燃料充分燃烧;（2）尽量减少各种热量损失；（3）利用废气的能量；（主要措施）（4）注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。布置作业【必做题】教材第26页动手动脑学物理的1,2,3题【选做题】教材第26页动手动脑学物理的4题课后反思1.本节内容要用到利用能流图分析问题,这对于学生来说是首次,教学时可以结合图片解说帮助学生理解,提高学生的观察能力和分析能力.学生观察内燃机能流图,思考哪些是做有用功的能量,哪些是散失的能量,细致的分析问题,有助于学生养成缜密的思维习惯.2.教学时注意联系实际,让学生能够利用学到的提高效率的方法应用于实际生活中,解决身边简单的问题.比如让学生个人调查自家使用供热设备及燃料情况,从而培养学生调查研究、分析问题和解决问题的能力. 有效利用燃料是节约能源、保护环境的重要措施，对学生进行节能教育，提高学生的环保意识.